【正文】 ，提升機(jī)即可開車運(yùn)行；另一部分壓力油進(jìn)入蓄能器13，為安全制動儲備壓力能。當(dāng)提升機(jī)停車時，操作人員拉回可調(diào)閘手柄，提升電控系統(tǒng)發(fā)出一個減小的電壓值，使系統(tǒng)油壓減小，完全拉回手柄，PLC控制電磁閥GG7斷電，系統(tǒng)油壓降為零，制動住提升機(jī)，等待下一次提升。（2）安全制動安全制動分為兩種情況：一種是提升容器運(yùn)行在井筒中時，提升機(jī)出現(xiàn)緊急情況時的井中安全制動；另一種是提升容器已經(jīng)接近井口時，提升機(jī)出現(xiàn)緊急情況時的井口安全制動。①井中安全制動：提升機(jī)出現(xiàn)緊急情況時，AC接點信號閉合，為滿足制動減速度的要求，采用二級制動。這時液壓站中電動機(jī)1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器（PLC）控制，GGGG7斷電（動作狀況見上表），B管中的油壓降為零，由B管控制的一半制動器施閘，產(chǎn)生制動力矩；而控制A管的電磁閥GG4依舊通電，G5通電，這時A管和溢流閥9以及蓄能器13相通，使管路產(chǎn)生和溢流閥9相對應(yīng)的并維持穩(wěn)定的油壓值，由A管控制的另一半制動器也施閘產(chǎn)生相應(yīng)的制動力矩。兩部分制動力矩之和要滿足制動減速度的要求，這就是第一級制動。GGG4經(jīng)可編程控制器（PLC）延時一定時間后斷電，所有制動器全部施閘，使提升機(jī)停車，這是第二級制動。②井口安全制動：提升機(jī)出現(xiàn)緊急情況時，為了防止惡性事故的發(fā)生而采用井口安全制動。提升容器到位信號已經(jīng)閉合，AC接點信號閉合，液壓站中電動機(jī)1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器（PLC）控制，GGGGGG7斷電（動作狀況見上表），A、B管的油壓迅速降為零，所有制動器全部施閘，制動住提升機(jī)。調(diào)繩功能：當(dāng)提升絞車需要調(diào)繩時，打到“離開”按鈕時，這時電動機(jī)、電磁閥G8通電，調(diào)整可調(diào)閘手柄，使系統(tǒng)壓力上升，將離合器打開；打到“調(diào)繩”按鈕，此時電磁閥GGG7通電，調(diào)整可調(diào)閘手柄，系統(tǒng)壓力上升，固定卷筒的閘打開，可動車進(jìn)行調(diào)繩；調(diào)繩完畢，打到“合上”按鈕，此時電磁閥G9通電，其余電磁閥斷電，離合器復(fù)位合上。（3）電磁閥檢測信號：液壓站中每一個電磁閥都有一個閥芯檢測傳感器，當(dāng)電磁閥正常工作，而閥芯沒有到位或被卡，檢測傳感器會發(fā)出故障信號，并通過可編程控制器（PLC）報警并在液晶屏上顯示發(fā)生故障的電磁閥，以便對其進(jìn)行維修。（4）過壓報警：當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，壓力超出系統(tǒng)設(shè)定值時，過壓電接點壓力表接點閉合，產(chǎn)生報警信號，對液壓系統(tǒng)及制動裝置起到保護(hù)，且便于維修。（5）壓差報警信號：當(dāng)慮油器出現(xiàn)阻塞時會出現(xiàn)進(jìn)出口壓力差，此時慮油器上的壓差開關(guān)動作，在液晶屏上產(chǎn)生故障報警信號，以便對其進(jìn)行維修。（6）溫度報警信號：當(dāng)油箱7中的液壓油溫度過高，溫度報警信號閉合，并通過PLC及液晶屏報警或顯示故障模式。主要技術(shù)參數(shù)：最大工作油壓 MPa油泵最大供油量 14 L/min一級制動油壓值 0～5 MPa二級制動延時時間 0～10 s工作溫度 15～65 176。C電動機(jī)參數(shù) kW、 960 r/min電液比例溢流閥最大控制電壓 9 V電液比例溢流閥控制電流 100～800 mA液壓油標(biāo)號 46 液壓油圖46 電機(jī)制動回路控制電路5軟件設(shè)計 PLC控制回路程序設(shè)計PLC控制軟件的主要功能是對提升機(jī)的啟動、加速、減速、停車等過程控制，以及數(shù)據(jù)信號采集與處理。PLC軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，程序編制采用梯形圖。PLC軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)提升機(jī)工藝和控制要求，將控制過程和任務(wù)分解為多個子過程和子任務(wù)，再對各個子過程和子任務(wù)進(jìn)行模塊設(shè)計、功能說明，形成一個模塊化的程序結(jié)構(gòu)。 圖51 主程序流程圖 S型速度控制子程序PLC通過變頻器的端口6分別控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，通過給變頻器的端口117輸入編碼來控制電機(jī)以S型速度曲線運(yùn)行。圖52 S型速度控制子程序圖為了保證速度控制的精度及低速運(yùn)行時變頻器輸出電流不減小，使得電動機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩仍能滿足負(fù)載機(jī)械的要求。旋轉(zhuǎn)編碼器安裝于卷筒側(cè)，用于檢測卷筒轉(zhuǎn)速．卷筒轉(zhuǎn)速對時間積分后可以得出提升容器在井簡中的深度或者利用比例關(guān)系分析計算得出提升容器在井簡中的深度。速度檢測采用E6B2CWZ6C型旋轉(zhuǎn)編碼器雙線輸入。利用高速計數(shù)器C252和C253對旋轉(zhuǎn)編碼器信號計數(shù)，其中高速計數(shù)器C252記錄編碼器A相信號用于行程速度監(jiān)測與顯示，高速計數(shù)器C253記錄編碼器B相信號用于行程速度保護(hù)。兩套編碼器的數(shù)據(jù)在程序中不斷進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果發(fā)生不一致時，程序會發(fā)出故障安全制動指令。速度子程序流程如圖所示：圖53 速度檢測子程序流程圖提升容器在井筒中的位置由E6B2CWZ6C型旋轉(zhuǎn)編碼器測量。利用高速計數(shù)器C251對編碼器信號計數(shù)，提升初次使用時先手動低速運(yùn)行一個循環(huán),從而得出滿行程時高速計數(shù)器C251的當(dāng)前值,即滿行程對應(yīng)的脈沖數(shù)。然后利用比例關(guān)系分析計算即可知道罐籠在井筒中的當(dāng)前位置。設(shè)井筒深度為H ,若提升容器從井口下放到井底高速計數(shù)器C251記錄的全程脈沖數(shù)為C，則當(dāng)提升容器下放時,若C251 的當(dāng)前值是X,則提升容器在井筒中的位置高度為：h=XH/C （51）當(dāng)容器上提時,若C251的當(dāng)前值是X,則提升容器在井筒中的位置高度為： h=H(1X/C) （52）程序進(jìn)行故障處理時，分為以下幾種情況:①立即安全制動故障，這類故障發(fā)生時立即斷開安全回路，停止油泵運(yùn)行，停止變頻運(yùn)行，根據(jù)在井中和井口不同情況，結(jié)合電磁閥的工作狀態(tài)，實施一級或二級制動。主要有:主電源失壓、制動油過壓、后備保護(hù)、變頻故障、操作臺急停信號、減速段超速、等速段超速、爬行段超速、松繩信號、深指失效、誤松閘保護(hù)、過卷信號、錯向保護(hù)、測速反饋斷線(編碼器失效)、PLC故障、溜車故障等。②完成本次提升的故障，這類故障發(fā)生在運(yùn)行中，則允許本次提升完成，但不允許次開車。開車前出現(xiàn)這類故障，則不允許再開車。如潤滑油過壓/欠壓、潤滑油超溫、閘瓦磨損、制動油超溫。③工作制動失效時的故障處理，程序檢測工作閘制動失效時，安全制動立即投入，同時檢測制動油壓，若正常，則系統(tǒng)斷電實施安全制動。若不正常，系統(tǒng)則自動投入電氣制動，使提升機(jī)不會出現(xiàn)高速逼車現(xiàn)象，將車安全地停放至井底平臺。同時系統(tǒng)發(fā)出特殊報警，提醒操作人員人為安全制動(在制動油缸回油口加裝泄壓閥和回油箱油路)。圖54 故障處理子程序流程圖為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須對提升機(jī)各種物理量進(jìn)行控制監(jiān)控，例如速度、深度。還要對有關(guān)的控制單元的工作情況進(jìn)行監(jiān)控。提升機(jī)的動態(tài)監(jiān)測由工控機(jī)或觸摸屏和組態(tài)軟件組成，配備打印機(jī)，可實現(xiàn)圖表、漢字顯示及打印，實時報警。輕重故障自診斷，深度、速度、壓力等實時顯示，提升機(jī)運(yùn)行過程各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)及事故過程記錄，作為PLC的上位機(jī)，通過通信方式實現(xiàn)監(jiān)控目的。組態(tài)軟件由“組態(tài)環(huán)境”和“運(yùn)行環(huán)境”兩部分組成，兩個部分既互相獨(dú)立又相互聯(lián)系。組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境。用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程和工程所需要的信息報表以及打印結(jié)果等全部組態(tài)工作，生成組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，與運(yùn)行環(huán)境一起構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS 。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。 組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫　　　　 圖55 組態(tài)軟件的組成MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。 圖56 組態(tài)軟件模擬運(yùn)行MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實時數(shù)據(jù)庫運(yùn)行策略MCGS工控組態(tài)軟件菜單設(shè)計設(shè)置工程屬性添加工程設(shè)備連接設(shè)備變量注冊設(shè)備驅(qū)動創(chuàng)建動畫顯示設(shè)置報警窗口人機(jī)交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構(gòu)件圖57 組態(tài)軟件的組成框圖MCGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MCGS通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動程序是由VB、VC程序設(shè)計語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。MCGS負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅(qū)動程序獨(dú)占一個線程，達(dá)到互不干擾的目的。MCGS如何產(chǎn)生動畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運(yùn)行中產(chǎn)生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達(dá)式”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，MCGS稱之為動畫連接。MCGS如何實施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控：MCGS提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時，可利用MCGS提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺計算機(jī)都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。如何對工程運(yùn)行流程實施有效控制：MCGS開辟了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。MCGS提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。（1）建立用戶窗口（2）設(shè)置窗口屬性（3）設(shè)計動畫祖態(tài)（4）進(jìn)入實時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置根據(jù)控制工藝要求，本設(shè)計礦井提升機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)畫面如圖58所示。圖58 礦井提升機(jī)監(jiān)控畫面結(jié)論礦山行業(yè)是我國的傳統(tǒng)行業(yè)，目前相當(dāng)多的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)仍然陳舊、落后，這種落后的控制系統(tǒng)已不適應(yīng)當(dāng)前礦山發(fā)展的要求，因此，在分析和比較當(dāng)前礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與國內(nèi)外控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計?？偨Y(jié)本文的主要工作有以下幾點:（1）根據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行特點和工藝控制要求，礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）、動力裝置、液壓站、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、磁開關(guān)（接近開關(guān)）、減速器、操作臺和控制監(jiān)視系統(tǒng)等組成。（2）PLC系統(tǒng)采用西門子公司產(chǎn)品，能控制起提升機(jī)的運(yùn)行方向和速度換檔，如提升機(jī)的啟動加速、勻速、一次減速、爬行勻速、二級減速制動；同時能檢測各個電機(jī)故障現(xiàn)象并送往上位機(jī)進(jìn)行顯示，減少了硬件和控制線，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，使系統(tǒng)安全可靠，自動化程度高、整體性價比突出。 （3）相比傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)，使用變頻器驅(qū)動有如下幾方面優(yōu)點：實現(xiàn)提升機(jī)軟啟動和軟停車，減輕了電網(wǎng)沖擊；變頻器頻率連續(xù)調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)魯棒性；無需使用換檔接觸器及調(diào)速電阻，降低了維修成本和維護(hù)時間；變頻器可根據(jù)負(fù)載需要自動輸出合適的功率，大大降低了能量耗損。（4）采用編碼器、接近開關(guān)等準(zhǔn)確檢測提升容器的位置和速度；采用液壓站和盤形制動器實現(xiàn)提升機(jī)的工作制動和安全制動。（5）組態(tài)軟件作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，利用其良好的人機(jī)界面和通信力，在PC機(jī)上開發(fā)出友好人機(jī)界面，使工作人員可以實現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行實時監(jiān)控，同時可實現(xiàn)系統(tǒng)故障報警、打印報表。致謝本設(shè)計的選題、研究及論文撰寫工作是在導(dǎo)師王新環(huán)老師的直接關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在做畢業(yè)設(shè)計期間，王老師在各方面給了我極大的幫助和親切關(guān)懷，使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計工作；同時老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識、豐富的實踐經(jīng)驗和敏銳的思維將使我受益終身。在此，謹(jǐn)向王老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！在畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫